PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)

前言

可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和繼電器控制技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的一種新型技術(shù)。PLC功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。因此，學(xué)習(xí)和掌握PLC應(yīng)用技術(shù)對于工程技術(shù)人員來說是相當(dāng)必要的。本書特點(diǎn)本書從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，以德國西門子公司的S7-200系列PLC為基礎(chǔ)，深入淺出地介紹了可編程控制器的基礎(chǔ)知識，同時(shí)通過大量的實(shí)例詳細(xì)介紹了PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。本書的內(nèi)容自始至終按照化整為零的思想進(jìn)行編排，詳盡地介紹了PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，能夠使讀者比較容易地理解這些知識，掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。概括來講，本書具有如下特點(diǎn)：取材廣泛，內(nèi)容豐富。本書案例涵蓋了PLC在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的應(yīng)用，覆蓋面廣。案例完整，結(jié)構(gòu)清晰。本書選擇的案例都是通過由淺入深、循序漸進(jìn)的方式清晰明確地對PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹的。講解通俗，步驟詳細(xì)。每個(gè)案例的開發(fā)步驟都是以通俗易懂的語言闡述的，并穿插圖片和表格，易于讀者理解。組織結(jié)構(gòu)全書共分為10章。第1章簡單介紹了繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的基本控制電路；第2章對PLC的基礎(chǔ)知識進(jìn)行了介紹；第3～5章詳細(xì)介紹了S7-200系列PLC的系統(tǒng)配置和指令系統(tǒng)，對S7-200系列的硬件結(jié)構(gòu)、內(nèi)部資源、基本指令、功能指令以及基本編程方法等進(jìn)行了說明；第6章介紹了S7-200系列PLC的通信和網(wǎng)絡(luò)；第7章綜合介紹了PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)；第8章和第9章通過大量的實(shí)例進(jìn)一步介紹了PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第10章為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。本書附錄為S7-200系列PLC的相關(guān)參考資料。電子教案的內(nèi)容及特點(diǎn)本書提供電子教案。電子教案使用PowerPoint軟件制作，內(nèi)容清晰明確，緊密聯(lián)系日常教學(xué)，對日常教學(xué)和讀者的學(xué)習(xí)能夠起到一定的輔助作用。讀者對象高等學(xué)校工業(yè)自動化、電氣工程及自動化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化等有關(guān)專業(yè)學(xué)生。電氣控制技術(shù)專業(yè)相關(guān)技術(shù)人員。編者與致謝本書由魯遠(yuǎn)棟任主編，王鑫、李威、栗園園任副主編，粟思科審。參與本書編寫工作的還有：鄒素瓊、趙秋云、趙繼軍、彭藝、曲輝輝、周章、蔣波、徐留旺、曹振宇等，在此一并表示感謝。配套服務(wù)為充分體現(xiàn)本書的特點(diǎn)，幫助讀者深刻理解本書的編寫意圖和內(nèi)涵，進(jìn)一步提高對本書教學(xué)的使用效率，歡迎讀者將本書使用過程中的問題與建議反饋給我們，我們將竭誠為您服務(wù)。同時(shí)，由于作者水平所限，加之時(shí)間倉促，本教材的覆蓋面廣，書中錯誤和不妥之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書從實(shí)際工程和教學(xué)的需要出發(fā)，主要以德國西門子S7—200系列PLC為背景，循序漸進(jìn)、深入淺出地介紹了可編程控制器的基礎(chǔ)知識以及PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。全書共分為10章，包括繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的基本控制電路，可編程控制器基礎(chǔ)知識，S7—200系列PLC的系統(tǒng)配置，S7—200系列PLC的基本指令及簡單應(yīng)用實(shí)例，S7—200系列PLC的功能指令，S7—200系列PLC的通信和網(wǎng)絡(luò)，PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)，PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，常用電動機(jī)及數(shù)控機(jī)床中的PLC控制系統(tǒng)以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等內(nèi)容。與其他同類教材相比，本書有自己的獨(dú)特特點(diǎn)：首先，基礎(chǔ)知識講解透徹；其次，以機(jī)電控制為主線，給出了大量實(shí)例，對于學(xué)習(xí)可編程控制器的具體應(yīng)用有很大幫助；同時(shí)為教學(xué)需要，還精心組織了6項(xiàng)具有代表性的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，便于老師教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐。　　本書針對實(shí)際應(yīng)用的需要，以系統(tǒng)的開發(fā)為主導(dǎo)思想，既有詳盡的文字?jǐn)⑹?，又有豐富的圖表進(jìn)行說明，使讀者能容易、快速、全面地掌握書中所講述的內(nèi)容。　　本書可作為各類高等學(xué)校工業(yè)自動化、電氣工程及自動化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化等有關(guān)專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員使用參考，同時(shí)也適合廣大從事電氣控制技術(shù)專業(yè)相關(guān)技術(shù)人員自學(xué)參考。

書籍目錄

第1章 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的基本控制電路  　1.1 電氣控制線路的圖形、文字符號及繪圖原則  　　1.1.1 常用的電氣圖形符號和文字符號  　　1.1.2 電氣控制線路原理圖的繪圖規(guī)則  　1.2 直流電動機(jī)的基本控制電路  　　1.2.1 直流電動機(jī)的勵磁方式  　　1.2.2 直流電動機(jī)的啟動控制  　　1.2.3 直流電動機(jī)的調(diào)速控制  　　1.2.4 直流電動機(jī)的制動控制  　1.3 三相異步電動機(jī)的基本控制電路  　　1.3.1 三相異步電動機(jī)的啟動控制線路  　　1.3.2 三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路  　　1.3.3 三相異步電動機(jī)的制動控制線路  　　1.3.4 三相異步電動機(jī)的順序控制線路  　　1.3.5 三相異步電動機(jī)的多地點(diǎn)控制線路  　1.4 本章小結(jié)  第2章 可編程控制器基礎(chǔ)知識  　2.1 PLC的基本組成  　　2.1.1 PLC的硬件組成  　　2.1.2 PLC的軟件組成  　2.2 PLC的定義及工作原理  　　2.2.1 PLC的定義  　　2.2.2 PLC的工作原理  　2.3 PLC的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢  　　2.3.1 PLC的特點(diǎn)  　　2.3.2 PLC的分類  　　2.3.3 PLC的發(fā)展趨勢  　　2.3.4 PLC的應(yīng)用  　2.4 PLC的功能與性能  　　2.4.1 PLC的主要功能  　　2.4.2 PLC的性能指標(biāo)  　2.5 西門子PLC簡介  　　2.5.1 S7—200系列PLC簡介  　　2.5.2 S7—300系列PLC簡介  　　2.5.3 S7—400系列PLC簡介  　2.6 其他常用PLC簡介  　　2.6.1 三菱公司的PLC  　　2.6.2 歐姆龍公司的PLC  　　2.6.3 A-B公司的PLC  　2.7 本章小結(jié)  第3章 S7—200系列PLC的系統(tǒng)配置  　3.1 概述  　3.2 S7—200系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)  　　3.2.1 S7—200系列PLC的基本硬件單元  　　3.2.2 S7—200系列PLC的接口模式  　　3.2.3 S7—200系列PLC的擴(kuò)展模塊及功能模塊  　　3.2.4 S7—200系列PLC的相關(guān)輔助設(shè)備  　3.3 S7—200系列PLC內(nèi)部資源  　　3.3.1 S7—200系列PLC數(shù)據(jù)存儲區(qū)及元件功能  　　3.3.2 S7—200系列PLC數(shù)據(jù)存儲類型及其尋址方式  　3.4 S7—200系列PLC的主要技術(shù)性能  　　3.4.1 一般性能  　　3.4.2 輸入特性  　　3.4.3 輸出特性  　3.5 S7—200系列PLC的編程方式  　　3.5.1 梯形圖語言（LAD  　　3.5.2 語句表語言（STL  　　3.5.3 功能塊圖語言（FBD  　3.6 本章小結(jié)  第4章 S7—200系列PLC的基本指令及簡單應(yīng)用實(shí)例  　4.1 S7—200系列編程的基本概念與約定  　　4.1.1 編程語言  　　4.1.2 數(shù)據(jù)類型  　　4.1.3 用戶程序的結(jié)構(gòu)  　　4.1.4 編程的一般約定  　4.2 基本邏輯指令  　　4.2.1 位邏輯指令  　　4.2.2 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令  　　4.2.3 邏輯堆棧指令  　　4.2.4 比較操作指令  　4.3 程序控制指令  　　4.3.1 空操作指令  　　4.3.2 結(jié)束和暫停指令  　　4.3.3 警戒時(shí)鐘刷新指令  　　4.3.4 跳轉(zhuǎn)指令及標(biāo)號指令  　　4.3.5 子程序指令  　　4.3.6 循環(huán)指令  　　4.3.7 順序控制繼電器指令  　4.4 PLC初步編程指導(dǎo)  　　4.4.1 軟件設(shè)計(jì)概述  　　4.4.2 梯形圖和語句表編程簡介  　4.5 簡單程序編制  　　4.5.1 閃爍電路  　　4.5.2 報(bào)警電路  　　4.5.3 啟動保持和停止電路  　　4.5.4 延時(shí)通斷電路  　　4.5.5 脈沖寬度可控制電路  　　4.5.6 長定時(shí)電路  　4.6 本章小結(jié)  第5章 S7—200系列PLC的功能指令  第6章 S7—200系列PLC的通信和網(wǎng)絡(luò)  第7章 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用與維護(hù)  第8章 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例  第9章 常用電動機(jī)及數(shù)控機(jī)床中的PLC控制系統(tǒng)  第10章 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書  附錄A 常用電氣符號  附錄B S7—200系列可編程控制器指令集  附錄C 錯誤代碼  附錄D 特殊存儲器SM0和SM1的位信息  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：調(diào)速時(shí)，SA由“3”至“2”，KM3線圈失電斷開，電動機(jī)電樞串電阻R2運(yùn)行，電動機(jī)減速至一定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，SA由“2”至“1”，KM2線圈失電斷開，電動機(jī)電樞串電阻R1和R2運(yùn)行，電動機(jī)繼續(xù)減速直至達(dá)到一定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。串入的電阻值越大，電動機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速越低。1.2.4 直流電動機(jī)的制動控制1.直流電動機(jī)的制動方法在實(shí)際生產(chǎn)中，電動機(jī)需要盡快停車或由高速向低速運(yùn)行時(shí)，可以通過使電動機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速反向的轉(zhuǎn)矩或外施反向轉(zhuǎn)矩的方法來吸收軸上多余的機(jī)械能，從而達(dá)到停車或減速的目的，電動機(jī)的這種運(yùn)行狀態(tài)稱為制動。直流電動機(jī)的制動方式可分為機(jī)械制動和電氣制動兩種。機(jī)械制動通常采用電磁抱閘，電氣制動通常利用使電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向的方法。電氣制動具有轉(zhuǎn)矩大、操作方便、無噪聲的優(yōu)點(diǎn)，所以相對于機(jī)械制動而言應(yīng)用很廣。根據(jù)電動機(jī)在制動狀態(tài)時(shí)的外部條件和能量傳遞狀況，可將電氣制動的方法分為3種，即能耗制動、回饋制動（再生發(fā)電制動）和反接制動，其中能耗制動和反接制動可以實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的迅速準(zhǔn)確停車。能耗制動是通過把正在運(yùn)轉(zhuǎn)的直流電動機(jī)的電樞從電源上斷開，迅速外接制動電阻組成回路，從而使電動機(jī)進(jìn)入制動狀態(tài)的方法。能耗制動時(shí)應(yīng)保持勵磁電流不變，由于電動機(jī)的電磁慣性，電動機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)的電樞繞組在主磁通的作用下產(chǎn)生反電動勢，電樞電流方向改變；由于磁通方向不變，電磁轉(zhuǎn)矩的方向由與轉(zhuǎn)速方向相同變?yōu)榕c轉(zhuǎn)速方向相反，從而實(shí)現(xiàn)了制動。能耗制動是把軸上多余的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，然后在電樞回路的電阻上將電能消耗掉的制動方法。直流電動機(jī)的反接制動分為兩種：倒拉反接制動（電勢反接制動）和電源反接制動（電壓反接制動）。倒拉反接制動指的是電樞電壓不變，電樞回路串接電阻，若電動機(jī)所帶負(fù)載為位能性負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載的低速下放。電源反接制動將電樞電壓反接，并在電樞回路串接較大電阻，通常電樞反接制動用于要求制動強(qiáng)烈而迅速反轉(zhuǎn)的場合。2.直流電動機(jī)的制動電路1）能耗制動圖1-6為直流電動機(jī)單向運(yùn)行串二級電阻啟動，停車采用能耗制動的控制電路。圖中KM1為電源接觸器，KM2\KM3為啟動接觸器，KOC為過電流繼電器，KUC為欠電流繼電器，KV為電壓繼電器，KTl\LKT2為時(shí)間繼電器。

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